基于用户和QoS的业务流程动态服务组合研究

科技信息1、引言Web服务采用一系列基于XML的标准和协议，很好地解决了跨组织、异构平台上应用的相互连接和集成问题，为跨组织的业务流程组合提供了技术基础。随着Web服务应用的日趋深入，服务消费者对于服务功能与服务质量的要求逐步提高。一方面消费者对于服务个性化的追求，另一方面企业业务流程中存在着大量的具有简单功能的Web服务，因此，如何从用户满意度的角度出发，对业务流程中的Web服务进行动态组合研究，以缩短企业对市场和客户需求变化的响应速度，增强企业业务敏捷性（agility），具有重要的理论意义和应用价值。动态服务组合的最终目标是通过动态、实时的服务选择，使得所选择的服务能够正确的运行，同时满足用户对组合服务功能和非功能性的要求。如何在大量实现相同功能的Web服务中选取出一组服务，使得组合服务具有良好的质量、较高的用户满意度，是通过服务质量（Qos，QualityofService）来进行约束和评价的。目前，基于QoS的Web服务动态组合成为研究的热点。2、研究现状目前，Web服务QoS方面的研究工作主要分为几个方面：QoS模型定制、QoS属性度量方法的研究、QoS信息获取以及基于QoS的服务选择和组装方法的研究等。在QoS模型及其属性计算方法的研究主要有：Zeng[1]提出了一个包括执行时间、价格、信誉等在内的五元QoS模型，张静[2]总结了现有研究中提到的WebServices的QoS属性，如性能、可靠性、可用性、可访问性、兼容性等，提炼出一个WebServiceQoS描述模型；Siram等[3]提出的UniFrame框架给出了描述构件QoS的元模型；杨胜文等[4]提出的QoS模型则是定义了一组描述Web服务QoS属性和信誉度的分类Model，支持携带QoS描述信息的服务发布以及基于QoS约束的服务发现；杨文军等提出了一种领域自适应的Web服务质量评价模型[5]。郭得科等[6]提出了宿主结点维、服务维及方法维3维QoS模型，用以支持基于QoS的服务发现。徐明伟等以服务响应时间为QoS参数，验证了一种基于WebService的分级QoS方法，提出了目标时间预设模型[7]。在QoS属性度量方面的研究工作较多,针对某一单个的QoS属性，研究人员就其所处的领域不同提出了多种不同的度量方法。仅就服务可用性（Availability）而言，就有Medvidovic[8]等提出了基于访问次数度量服务可用性的方法，Zeng等提出了基于时间段度量方法[1]，Xiong等提出了基于性能指标的度量方法[9]等。在QoS信息获取方面，Rosen-berg等总结了对WebService进行自动化QoS信息采集的基本方法和技术[10]，复旦大学的郑奕提出了一种基于APIHook技术的服QoS信息采集方法[11]，Zeng等提出了监听服务流程并获取QoS信息的方法[12]。基于QoS的服务选择和组装方法研究方面：陈彦萍等提出了一种在Web服务组合中基于服务质量的服务选择算法[13]；Zeng等提出了一种基于线性规划的服务组装方法[1]；赵俊峰等提出了一种支持领域特性的Web服务组装方法[14]；陈彦萍等[15]提出了一种满足马尔可夫性质的不完全信息下的Web服务组合方法等。这些研究都集中在对QoS建模，计算组合服务的Qos，而没有充分考虑用户的应用场景和个人偏好，没有从用户的角度出发来考虑用户感知的整体服务组合的QoS。用户感知的服务组合的Qos主要受到组合服务的影响，但并非由组合服务的QoS完全决定，所以在服务组合的过程中，考虑用户的应用场景和个人偏好给服务组合带来的影响是很有必要的。3、基于用户的Web服务组合研究框架在目前服务组合Qos研究的基础上，笔者提出以用户为中心的Qos服务组合选择机制，设计基于用户场景和个人偏好的服务组合优化框架。该框架在服务组合Qos中引入了用户的场景和个人偏好，使得服务组合更加适合用户的需求，提高系统的敏捷性和用户满意度。具体流程如下，见图1。通过日志记载业务流程的各项执行信息，并从中提取出用户应用场景个人偏好、组合路径数据集以及服务执行顺序序列集。首先在组合路径数据集上进行关联挖掘,以发现路径分支关联规则,然后在服务执行顺序序列集上进行模式挖掘,以发现频繁的顺序序列模式。在用户场景和个人偏好的基础上，结合路径分支关联规则和顺序序列模式建立相关的Qos模型，根据相应的Qos选择算法，发现满足用户需求的服务组合。

图1基于用户的业务流程服务组合选择框架（1）基于用户的服务组合Qos选择机制根据用户的应用场景和个人偏好来选择服务组合路径，使服务的选择更适合用户的需求。目前研究的服务组合Qos选择算法的通用性或效率尚不够理想，服务选择过程中没有充分考虑用户的应用场景和个人偏好的不同。可以针对用户不同的请求场景和偏好，选择相应的服务选择算法，对服务组合进行优化，提高服务的响应速度和服务满意度。另外，现有的服务组合发现机制都是基于功能属性和与领域无关QoS属性的，基于用户的QoS的服务组合发现机制还未见研究。框架中可以采用遗传算法、群体决策理论等多种手段，研究基于用户QoS的服务组合发现机制，并采用反射等机制提高发现算法的自适应性。（2）建立基于用户的服务组合Qos优化框架服务组合选取方法以及用户应用场景、个人偏好主要从以往的业务流程数据中进行获取，因此如何有效地、方便地获取业务流程数据是一个难点。目前大多数服务组合框架采用分散式日志记载方法,但在Internet环境下,Web服务是自治的,很难保证第三方Web服务能够按照相关要求记载日志,同时,采用这种日志记载方式,在进行数据分析前,需要进行日志的获取、合并、过滤等大量预处理工作,增加了工作的难度。其次,要进行组合服务执行模式的挖掘,日志中必须记载业务流程信息,而要获取该信息，该方法必须在形成SOAP消息时包含业务流程数据，有一定难度。针对基于用户的服务组合Qos选择机制，笔者对在分散式日志记载框架进行了改进,增加相应的用户场景、个人偏好记录信息。使得框架能够方便记载业务流程数据，以使其适应以服务选取为目标的挖掘需求。同时能够及时追踪用户的应用场景和个人偏好。4、结束语

本文提出根据用户的应用场景和个人偏好来选择服务组合路径，使服务的选择更适合用户的需求。同时把一些智能算法如遗传算法、群体决策理论等应用于用户偏好的构建中，并对原有的分散式Web服务组合框架进行改进，给出电子商务环境下满足用户个性化需求的Web服务组合的解决思路。

参考文献［1］Zeng,L.,etal.,QoS-awaremiddlewareforWebservicescompo-sition.2004.Inp.311-327.［2］Zhang,J.,WebserviceQoSinformationcollectingandhandlingsubsysteminsoftwarelibrary.,MasterthesisinPekingUniversity,2005.［3］Siram,N.N.,etal.,AnArchitecturefortheUniFrameResourceDiscoveryService.Softwareengineeringandmiddleware,Internationalworkshopon,OrlandoFL:2002.German:Springer,

基金项目：本文受国家教育部人文社科基金（No.10YJCZH073）、江苏省教育厅高校哲学社科基金（NO.2011SJD630015）、南京航空航天大学哲社基金（No.V0988-092）资助。作者简介：李珊（1977-），女，博士，副教授，讲师，硕士生导师，主要从事电子商务、服务科学、知识管理等方面的研究。

基于用户和QoS的业务流程动态服务组合研究南京航空航天大学经济管理学院李珊［摘要］本文对国内外基于QoS的Web服务组合的现状进行阐述，指出目前web服务组合中存在的问题。结合用户的个性化偏好，构建了基于用户的服务组合框架，并给出了具体的实现思路。［关键词］用户QoSWeb服务服务组合

（下转第54页）——52科技信息2003:20-35.［4］Yang,S.,Shi,M.AmodelforwebservicesdiscoverywithQoSconstraints.JournalofComputer(inChinese),2005,28(4):514-523.［5］Yang,W.Li,J.,Wang,K..Domain-AdaptiveServiceEvaluationModel.JournalofComputer(inChinese),2005,28(4):514-523.［6］Guo,D.,etal.,AwebserviceselectionandsortingmodelbasedonQoSconstraints.JournalofShanghaiJiaotongUniversity,2007,6:870-875.［7］Xu,M.,Hu,C.,Liu,X.,Ma,D.,ResearchandImplementationofWebServiceDifferentiatedQoS.JournalofComputerResearchandDevelopment,2005,28(4):669-675.［8］M.Mikic-Rakic,S.M.,N.Medvidovic,Improvingavailabilityinlarge,distributedcomponent-basedsystemsviaredeployment.Componentdeployment.InternationalWorkingConferenceon,Grenoble,FRANCE,2005.German:Springer,2005:83-98.［9］Xiong,K.andH.Perros,Trust-basedResourceAllocationinWebServices.Washington,DC,USA:IEEEComputerSociety,2006:663-672.［10］Rosenberg,F.,C.Platzer,andS.Dustdar,BootstrappingPerfor-manceandDependabilityAttributesofWebServices.Washington,DC,USA:IEEEComputerSociety,2006:205-212.［11］Zheng,Y.,ResearchonWebserviceQoSmodelandmeasure-ment,Masterthesis,Shanghai:FudanUniversity,2005.［12］Zeng,L.,H.Lei,andH.Chang,MonitoringtheQoSforWebServices.InternationalConferenceonService-OrientedComputing.Ger-man:Springer,2007:132-139.［13］Chen,Y.,etal.,ServiceSelectionAlgorithmBasedonQualityofServiceandItsImplementationforWebServicesComposition.JournalofXi'anJiaoTongUniversity,2006,8:897-900.［14］ZhaoJ.,etal.,AWebServicesCompositionMethodSupportingDomainFeature.JournalofComputer(inChinese),2005,28(4):731-738.［15］Chen,Y.,etal.,AmethodsatisfyingMarkovprocessofwebser-vicecompositionunderincompleteconstraints.JournalofComputer(inChinese),2006(7)：1076-1083.